摘要：高濃度磷復(fù)肥生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是磷酸二銨，在大中型企業(yè)中都選用大功率高壓電機(jī)作為造粒風(fēng)機(jī)和干燥風(fēng)機(jī)的電機(jī)。由于2風(fēng)機(jī)出口并用，從1個煙囪排出，靠2臺風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥控制風(fēng)流動的方向和風(fēng)量，這帶來風(fēng)機(jī)和風(fēng)道振動所產(chǎn)生的嘯叫聲、電能浪費(fèi)、設(shè)備損壞等實(shí)際問題。云南祥豐金麥化工有限公司選用北京利德華福HARSVERT-A10/070（1000kW）2臺變頻器，較好地解決了上述問題，噪音降低非常理想，節(jié)能效果顯著。

　　關(guān)鍵詞：高壓變頻器 電氣后臺 工藝DCS后臺 南瑞綜保RCS-9626CN

　　一、引言

　　中國是世界磷復(fù)肥生產(chǎn)大國，磷復(fù)肥生產(chǎn)其主要是高濃度磷復(fù)肥產(chǎn)品——磷酸二銨，由于生產(chǎn)磷酸二銨的主要原料為磷礦石、硫酸、液氨等，市場價格不斷上升。由于國際金融危機(jī)，國際市場近幾年磷復(fù)肥價格下降，出口量也不斷下降，導(dǎo)致國內(nèi)磷復(fù)肥生產(chǎn)企業(yè)想盡辦法降低生產(chǎn)成本，其中節(jié)能降耗作為企業(yè)挖潛重點(diǎn)，被提到企業(yè)發(fā)展生存的重要日程上來。

　　我公司在2011年11月新建60萬t/年磷酸二銨裝置，其裝置配套2臺ykk560-6/10kV,900kW電動機(jī)作為干燥尾氣風(fēng)機(jī)和造粒尾氣風(fēng)機(jī)。

　　圖1工藝簡圖

　　生產(chǎn)工藝簡圖如圖1所示。

　　2.2生產(chǎn)工藝簡介

　　在造粒機(jī)入口處十字管反應(yīng)器經(jīng)高壓泵將磷酸噴灑為霧狀，再把液氨經(jīng)高壓泵噴灑為霧狀，在一定的溫度下（液氨）NH3+(磷酸)H3PO4(磷酸二銨)（NH4）2HPO4，液氨為汽態(tài)，碰上霧狀磷酸液態(tài)生成半透明狀的磷酸二銨晶體，在造粒機(jī)前部反應(yīng)后結(jié)晶在造粒機(jī)中。經(jīng)造粒機(jī)轉(zhuǎn)動晶體粘結(jié)，形成顆粒狀較大的晶體，從造粒機(jī)出口落出，在造粒機(jī)風(fēng)道控制點(diǎn)1就要把未反應(yīng)完的氨氣，抽到洗滌塔中進(jìn)行回收利用，防止氨氣從控制點(diǎn)1出溢出，只要在造粒機(jī)出口下料處形成負(fù)壓，靠造粒風(fēng)機(jī)進(jìn)口電動閥來控制，控制點(diǎn)1的負(fù)壓只需-0.5~-1KPa，既能滿足生產(chǎn)工藝要求，又可以減少氨氣大量抽到洗滌塔中，所以并不是造粒風(fēng)機(jī)功率越大越好。

　　同樣干燥機(jī)在控制點(diǎn)2的負(fù)壓也只需-0.5~-1KPa，干燥機(jī)內(nèi)的磷酸二銨靠焚硫爐產(chǎn)生的熱量，經(jīng)干燥風(fēng)機(jī)將熱量吸至干燥機(jī)內(nèi)，只要磷酸二銨在干燥機(jī)出口處水含量達(dá)到要求即可，風(fēng)量控制也是通過干燥風(fēng)機(jī)進(jìn)口電動風(fēng)閥進(jìn)行調(diào)控。本裝置設(shè)計(jì)安裝風(fēng)機(jī)流量21500Am3/h，吸入壓力-5.85/-6.12KPa固體含量150-400/1000mg/Am3.含肥粉塵F-、Cl-、SO4-酸性腐蝕。2臺風(fēng)機(jī)電機(jī)為50HZ（994r/min）,在造粒風(fēng)機(jī)啟動和干燥風(fēng)機(jī)啟動時，必須將2臺風(fēng)機(jī)進(jìn)氣風(fēng)閥全部關(guān)死，才能啟動電動機(jī)，在實(shí)際使用中出現(xiàn)過下列幾個問題：

　　（1）2臺風(fēng)機(jī)電機(jī)在50HZ運(yùn)行時，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由于風(fēng)機(jī)嘯叫和風(fēng)道振動噪音在2km以外都能聽見，全廠處于風(fēng)機(jī)噪音污染之中。

　　（2）實(shí)際使用中，造粒風(fēng)機(jī)電動風(fēng)閥的開度約在35%——40%，大量酸汽物質(zhì)沖擊風(fēng)閥和風(fēng)管。電動閥調(diào)節(jié)依靠操作工經(jīng)驗(yàn)常常過量調(diào)大，洗滌塔物質(zhì)較多，洗滌塔內(nèi)酸性水、粉塵不斷被吸到風(fēng)機(jī)內(nèi)，從風(fēng)機(jī)下部排污管中流出。電機(jī)長期在50HZ下運(yùn)行，造成電能大量浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)和電機(jī)高速下磨損，風(fēng)機(jī)和風(fēng)管、風(fēng)閥、洗滌塔設(shè)備等風(fēng)流量大而酸汽物質(zhì)磨損和腐蝕也較為嚴(yán)重。

　?。?）2臺風(fēng)機(jī)啟動時，對電網(wǎng)要求較高。我廠主變?yōu)镾Z10-31500/110/10KV1臺，另有2臺QF-J7.5-2/7500kW/10kV發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)在主變10kV側(cè)并網(wǎng)運(yùn)行。盡管2臺900kW/10kV的風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)閥全部關(guān)閉,啟動電動機(jī)，也在實(shí)際風(fēng)機(jī)電機(jī)在啟動時，主變10kV側(cè)電壓瞬間下降。而發(fā)電機(jī)由于采樣控制也受到主變10kV側(cè)瞬間電壓下降的影響，發(fā)生發(fā)電機(jī)瞬間發(fā)電輸出功率無法控制，瞬時沖高1000多kVA，產(chǎn)生多次故障報(bào)警等。

　?。?）2臺風(fēng)機(jī)在啟動時，要求電動風(fēng)閥全部關(guān)閉，但由于操作工經(jīng)常沒有關(guān)死風(fēng)閥或者由于電動風(fēng)閥被酸性汽物質(zhì)腐蝕卡死等，啟動第1臺風(fēng)機(jī)后，控制點(diǎn)3為2臺風(fēng)機(jī)并風(fēng)口，如果2臺風(fēng)機(jī)電動風(fēng)閥都關(guān)不嚴(yán)，第,1臺風(fēng)機(jī)會將風(fēng)吹到第2臺風(fēng)機(jī)中，使第2臺風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)，這時如啟動第2臺風(fēng)機(jī)，第2臺風(fēng)機(jī)會由反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)，風(fēng)機(jī)及軸要承受一個巨大的剪切力，電動機(jī)要承受一個巨大的反向轉(zhuǎn)矩，電氣沖擊上升數(shù)倍，極易損壞風(fēng)機(jī)和電氣設(shè)備。

　　針對上述4個方面的情況，決定進(jìn)行風(fēng)機(jī)變頻改造。

　　三、風(fēng)機(jī)改造情況

　　3.1變頻器系統(tǒng)方案

　　經(jīng)多方對比，決定選用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A10/070型高壓變頻器2臺。系統(tǒng)方案如圖2所示，由3只高壓隔離開關(guān)QS1、QS2和QS3和原有的高壓開關(guān)QF組成控制電機(jī)電源回路。QS2和QS3之間有機(jī)械互鎖，不能同時閉合，正常情況為變頻器運(yùn)行時QS1、QS2閉合，QS3斷開。10kV電源經(jīng)QF閉合（充電12~15s），啟動VFD變頻器。變頻器

　　圖2系統(tǒng)方案

　　3.2變頻控制方案

　　變頻器控制方案如圖3所示。

　　圖3生產(chǎn)工藝變頻器控制方案

　　10kV配電室原有電柜配QF真空斷路器和南瑞RCS-9626CN綜合繼保，綜合控制操作板等。通過綜合控制操作板上選擇開關(guān)可選擇“遠(yuǎn)方”和“就地”控制；“遠(yuǎn)方”是指在電氣后臺完成“分、合”斷路器QF操作，“就地”是指工藝操作工在現(xiàn)場操作箱上完成“分、合”斷路器。10kV電源經(jīng)QF斷路器到變頻器VFD后，充電12s后，變頻器充電和檢測完成，允許投變頻器，工藝操作在現(xiàn)場操作箱上啟動變頻器，變頻低速運(yùn)行，控制風(fēng)機(jī)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動。在啟動另1臺風(fēng)機(jī)低速轉(zhuǎn)動，由工藝DCS交替調(diào)整變頻給定值，即可有效防止風(fēng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動問題。

　　使用RCS-9626CN綜合繼電保護(hù)儀，有效的將電動機(jī)運(yùn)行信號、測量信號和電機(jī)各種保護(hù)，傳遞到電氣后臺上進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。加上變頻器所配置的變頻器本體保護(hù)和電機(jī)保護(hù)及控制作用，給風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行了雙重保護(hù)和監(jiān)控。

　　四、方案應(yīng)用依據(jù)

　　4.1現(xiàn)場工況及負(fù)載技術(shù)數(shù)據(jù)

　?。?）干燥尾氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)如表1所示。

　　(2）燥粒尾氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)如表2所示。

　　五、改造過程和工藝優(yōu)化

　　5.1改造過程

　?。?）按實(shí)際情況，修建變頻器所需要的控制室，確定2臺1室1排布置的方案。

　?。?）據(jù)現(xiàn)有電氣后臺、10kV開關(guān)柜及繼保配置、工藝DCS控制系統(tǒng)情況，與新安裝10kV變頻器所提供功能進(jìn)行搭配，優(yōu)化出最合理的控制方案。

　?。?）按確定方案進(jìn)行安裝、接線、請廠家技術(shù)人員指導(dǎo)調(diào)試工作。

　　5.2工藝優(yōu)化

　　（1）優(yōu)化工藝控制參數(shù)，關(guān)鍵是明確造粒風(fēng)機(jī)控制點(diǎn)1在-0.5KP左右可以滿足工藝要求，干燥風(fēng)機(jī)控制點(diǎn)2在-0.5KP左右可以滿足工藝要求。

　?。?）細(xì)化到用變頻器轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行控制，也可以是變頻給定4—20MA（0%—100%）對應(yīng)電機(jī)0—960r/min.用頻率上限進(jìn)行限制等。提高工藝控制精度和方便工藝操作。

　　六、改造后的效果

　?。?）正常生產(chǎn)中造粒風(fēng)機(jī)變頻器實(shí)際運(yùn)行在27—30Hz之間，干燥風(fēng)機(jī)變頻器實(shí)際運(yùn)行在29—35Hz之間，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)嘯叫聲基本消失，并有效讓開了風(fēng)道共振點(diǎn)，噪音只在20m以內(nèi)能聽見，全廠安靜了，最重要的是沒有了投訴。

　　（2）變頻節(jié)能效果顯著，我廠將2臺風(fēng)機(jī)改造前1個月和改造后1個月的風(fēng)機(jī)用電量的平均值進(jìn)行比較如下：

　　每天以24h生產(chǎn)，每月以30個工作時日計(jì)算，按0.4元/kWh來計(jì)算,圖表3和表4所示。

　　表3使用變頻器以前

      表4采用變頻器以后

      （3）每月可以節(jié)約電能793400KWh,電費(fèi)317360元。只需4個月就可以改回投資變頻器的成本。

　?。?）變頻器分3段起動，每段設(shè)置60s。對電網(wǎng)沒有任何沖擊，發(fā)電機(jī)也沒有發(fā)生發(fā)電功率突然增加失控的情況。

　　(5)實(shí)際運(yùn)行中風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)各部件磨損也降低了，反酸塵量、氨水量大量減少，設(shè)備腐蝕減小。

　　七、結(jié)束語

　　經(jīng)過我廠2臺10kV風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻器的技改，在各方面達(dá)到了理想的效果，特別在節(jié)能方面取得了比原預(yù)計(jì)方案更好的結(jié)果。打破原有10kV變頻器投資大，效益慢的誤區(qū)，選用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A10/070型高壓變頻器，

　　使用3個月未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題，每套價格僅為進(jìn)口變頻器一半的價格。經(jīng)檢測電網(wǎng)諧波基本沒有污染，是一款性價比較高的高壓變頻器。我廠現(xiàn)準(zhǔn)備全面展開企業(yè)節(jié)能降耗挖潛行動，對現(xiàn)投運(yùn)電動機(jī)，特別是高壓電動機(jī)進(jìn)行節(jié)能評估，找出有節(jié)能空間的電動機(jī)進(jìn)行變頻改造。

　　參考文獻(xiàn)：

　　北京利德華福HARSVERT-A系列技術(shù)手冊。

　　2、南京南瑞RCS-9600系列技術(shù)手冊。